相控陣天線具有波束快速掃描的優(yōu)點(diǎn),在經(jīng)歷了幾十年快速發(fā)展后,現(xiàn)在的應(yīng)用范圍已經(jīng)包含了雷達(dá)系統(tǒng)、無線通信等的諸多領(lǐng)域。正是這些領(lǐng)域?qū)μ炀�性能日益升高的需求,推動著相控陣天線的研究不斷地向前發(fā)展。針對“動中通”系統(tǒng)對大型平面相控陣低成本、寬角掃描的需求,本文開展了深入的研究,可分為兩個(gè)方面:一是通過非周期陣列綜合的方法來減少相控陣天線陣元數(shù)/通道數(shù)以降低成本,同時(shí)保證掃描性能不惡化;二是設(shè)計(jì)低成本的雙圓極化寬角掃描相控陣天線。其中主要內(nèi)容如下:1.先介紹了一種改進(jìn)的實(shí)數(shù)遺傳算法作為優(yōu)化工具,基于直線陣進(jìn)行了稀疏、稀布初步研究,然后提出了一種考慮工程實(shí)用性的減少大型平面相控陣陣元數(shù)的混合稀疏化方法。結(jié)合稀疏陣、稀布陣、子陣等方式,將一個(gè)八角形面陣劃分成若干模塊化子陣,子陣級采用稀布方式,陣元級采用稀疏方式,且在陣元級限制移相器比特?cái)?shù)以進(jìn)一步減少成本。算例中優(yōu)化得到的陣列在波束圓錐掃描±60°范圍內(nèi),方向圖無柵瓣出現(xiàn),副瓣電平都小于-16dB,與同等增益的均勻陣相比減少了超過50%的單元數(shù)。2.設(shè)計(jì)了一款雙線極化寬角掃描平面相控陣天線,采用改進(jìn)的貼片天線耦合饋電結(jié)構(gòu),相對帶寬達(dá)到26%,垂直和... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

文獻(xiàn)[5]中的非周期陣列示意圖

第一章緒論33)聚簇陣是將周期陣列劃分成不規(guī)則形狀的子陣，子陣內(nèi)部陣元統(tǒng)一饋電，如圖1-1（c），從而減少通道數(shù)。由于陣元位置排布的不確定性，找到滿足要求的最優(yōu)解是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)優(yōu)化問題，導(dǎo)致非周期陣列的設(shè)計(jì)難度很高。最初只有統(tǒng)計(jì)學(xué)、線性規(guī)劃或?qū)ふ医馕鼋獾刃屎艿汀⒂芯窒扌缘姆椒�，到后來依靠�?jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)大運(yùn)算能力而涌現(xiàn)出了許多全局優(yōu)化算法，如遺傳算法（GeneticAlgorithm,GA）、差分進(jìn)化算法（DifferentialEvolution,DE）、粒子群算法（ParticleSwarmOptimization,PSO）、模擬退火算法（SimulatedAnnealing,SA）以及其他算法等等[6-13]。其中最具有代表性的當(dāng)屬遺傳算法，R.L.Haupt在1994年首次將GA用于均勻直線陣的稀疏綜合中[6]，將200個(gè)陣元設(shè)為二進(jìn)制編碼，0和1分別代表陣元移除和保留兩種狀態(tài)。通過模擬自然界生物不斷迭代進(jìn)化，最終得到副瓣電平最低的陣元位置分布最優(yōu)解。在圖1-2（a）的算例中，保留77%陣元的半波長直線陣優(yōu)化后的側(cè)射方向圖峰值副瓣電平僅為-22.09dB。此外，Haupt還對20×10平面陣進(jìn)行了稀疏優(yōu)化，如圖1-2（b），其中白色代表保留陣元，黑色代表移除陣元，對稱分布，保留58%陣元情況下峰值副瓣電平為-19.76dB。之后不斷有學(xué)者將此作為參考進(jìn)一步而研究，如2003年王玲玲同樣對200個(gè)陣元的直線陣進(jìn)行稀疏[12]，使用FFT加快了GA的優(yōu)化速度并通過幅相加權(quán)進(jìn)一步降低副瓣電平，最終得到了-24.83dB的結(jié)果。隨后在2006年，陳客松提出一種改進(jìn)的實(shí)數(shù)編碼遺傳算法對平面陣進(jìn)行稀布優(yōu)化[13]，并對陣元最小間距和陣列孔徑同時(shí)進(jìn)行了約束，之后又將其用于同心圓環(huán)陣的稀疏優(yōu)化，均取得了良好的結(jié)果。（a）（b）圖1-2文獻(xiàn)[6]利用GA進(jìn)行稀疏陣列綜合。（a）直線陣方向圖；（b）平面陣稀疏

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4文獻(xiàn)[14]中，2017年J.Diao在稀布平面陣的基礎(chǔ)上，將其分成若干正方形子陣，如圖1-3，增加了旋轉(zhuǎn)量這一自由度，旋轉(zhuǎn)角度可以為（0°,90°,180°,270°），優(yōu)化子陣旋轉(zhuǎn)來進(jìn)一步降低副瓣。還研究了陣面口徑，陣元數(shù)目，子陣數(shù)目和副瓣的關(guān)系曲線，并與均勻陣，稀布陣，平鋪?zhàn)雨囎髁吮容^，證明了該方法的副瓣水平、方向性和帶寬都比較均衡，而且計(jì)算復(fù)雜度較低。不過由于旋轉(zhuǎn)會改變天線極化方向，主要適用于圓極化的陣列。圖1-3文獻(xiàn)[14]中的稀布陣劃分子陣旋轉(zhuǎn)方法圖1-4文獻(xiàn)[24]中的三種方法對比最后還有一類方法，可以概括為利用數(shù)學(xué)工具的快速綜合方法，結(jié)合了陣列方向圖的特殊性質(zhì)，計(jì)算速度比全局優(yōu)化算法快很多，可以適合于大規(guī)模非周期陣列的設(shè)計(jì)。如利用傅里葉變換和逆變換與陣因子的對應(yīng)關(guān)系而出現(xiàn)的迭代傅里葉變換（IterationFastFourierTransform,IFFT）方法[15,16]；將陣列方向圖歸結(jié)為凸問題

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低輪廓動中通天線研究現(xiàn)狀[J]. 李琳,萬繼響.  空間電子技術(shù). 2015(03)
[2]衛(wèi)星移動通信相控陣天線研究現(xiàn)狀與技術(shù)展望[J]. 韓國棟,杜彪,陳如山.  無線電通信技術(shù). 2013(04)
[3]“動中通”衛(wèi)星通信技術(shù)[J]. 李耐和.  現(xiàn)代軍事. 2007(07)
[4]運(yùn)用遺傳算法綜合稀疏陣列[J]. 王玲玲,方大綱.  電子學(xué)報(bào). 2003(S1)

博士論文
[1]具有寬角度掃描特性的非周期天線陣列研究[D]. 程友峰.電子科技大學(xué) 2018

碩士論文
[1]寬帶寬角稀疏陣列綜合[D]. 顏創(chuàng).電子科技大學(xué) 2019
[2]大間距相控陣天線柵瓣抑制方法研究[D]. 羅天光.電子科技大學(xué) 2014



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